NL1004321C2

NL1004321C2 - Method for production of rigidly shaped hollow panel through which pressurised medium flows

Info

Publication number: NL1004321C2
Application number: NL1004321A
Authority: NL
Inventors: Willem Frederik Jense
Original assignee: Omega Laser Systems B V
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1998-04-22

Abstract

An access is created for the introduction of medium under pressure between the plates. Over a regular pattern of individual joint zones within the peripheral edge the plates are joined firmly to each other. These joints are formed by a laser process and the joint zones (5) each have the form of a closed contour. The plates are created from stainless steel and at least a part of the peripheral edge has excess plate material removed. The contour form of the joint zones is rounded, either circularly or ovally. It is also possible for it to have an elongated shape. The ratio between the smallest linear dimension of a joint zone and the insert distance between then joint zones has a preferably value in the range of 0.17-0.23.

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een hol paneel en met die werkwijze vervaardigd paneelMethod for manufacturing a hollow panel and panel manufactured by that method

De uitvinding betreft een werkwijze voor het vervaardigen van een vormstijf hol paneel en een met de werkwijze verkregen paneel.The invention relates to a method for manufacturing a rigid hollow panel and a panel obtained by the method.

Doel van de uitvinding is het verschaffen van 5 een werkwijze die een zeer eenvoudige vervaardiging met hoge kwaliteit mogelijk maakt, zonder dat daarvoor kostbare en zeer nauwkeurige apparatuur noodzakelijk is.The object of the invention is to provide a method which allows a very simple production with high quality, without the need for expensive and very accurate equipment.

In verband met het bovenstaande verschaft de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een 10 voor medium onder druk doorstroombaar vormstijf hol paneel, welke werkwijze de volgende, in geschikte volgorde uit te voeren stappen omvat: (a) het verschaffen en op elkaar plaatsen van twee door lassen met elkaar verbindbare metalen platen; 15 (b) het over een omtreksrand overeenkomstig het te vervaardigen paneel aan elkaar vastlassen van de platen, (c) het verschaffen van een toegang voor het tussen de platen invoeren van medium onder druk; 20 (d) het over een regelmatig patroon van individuele laszones binnen de omtreksrand lokaal aan elkaar vastlassen van de platen; (e) het na de stappen (a), (b), (c) en (d) via de toegang invoeren van medium onder druk, zodanig dat de 25 platen onder plastische vervorming uiteenwijken in de vrije gebieden tussen de omtreksrand en de laszones en tussen de laszones; (f) het uitvoeren van stap (d) door laser-lassen, zodanig dat de laszones elk de vorm van een 30 gesloten contour bezitten; en (g) het tijdens stap (e) fixeren van de omtreksrand .In connection with the above, the invention provides a method of manufacturing a pressurized fluid rigid hollow panel, which method comprises the following steps to be performed in an appropriate order: (a) providing and superimposing two metal plates connectable by welding; (B) welding the plates together over a circumferential edge according to the panel to be manufactured, (c) providing an access for the introduction of pressurized medium between the plates; (D) welding the plates together locally over a regular pattern of individual welding zones within the circumferential edge; (e) introducing pressurized medium via steps through steps (a), (b), (c) and (d) through the access such that the plates under plastic deformation diverge in the free areas between the peripheral edge and the weld zones and between the welding zones; (f) performing step (d) by laser welding such that the welding zones each have a closed contour shape; and (g) fixing the peripheral edge during step (e).

1004321 21004321 2

Volgens de uitvinding wordt geen gebruik gemaakt van weerstandslassen. Weerstandslassen biedt niet de mogelijkheid, relatief grote laszones in de vorm van een gesloten contour te maken. De werkwijze volgens de 5 uitvinding maakt gebruik van laserlassen, waardoor de omtrek van een lascontour een substantiële lengte kan bezitten zonder dat er gevaar voor ongewenste deformaties en smelten van het lokale materiaal optreedt.According to the invention, no use is made of resistance welding. Resistance welding does not make it possible to make relatively large welding zones in the form of a closed contour. The method according to the invention uses laser welding, so that the contour of a welding contour can have a substantial length without the risk of undesired deformations and melting of the local material.

Men zou kunnen overwegen, door middel van een 10 specifiek frame onder homogene druk de lasplaatsen te fixeren. Het nadeel daarvan is, dat een buitengewoon nauwkeurige positionering vereist is en dat bij verkeerde positionering een te vervaardigen paneel onbruikbaar wordt en dient te worden afgekeurd.One could consider fixing the welding locations by means of a specific frame under homogeneous pressure. The disadvantage of this is that extremely accurate positioning is required and that in the event of incorrect positioning, a panel to be manufactured becomes unusable and must be rejected.

15 Alle beschreven nadelen doen zich bij de werkwijze volgens de uitvinding niet voor.All the disadvantages described do not arise in the method according to the invention.

Tevens betreft de uitvinding een hol paneel dat is vervaardigd door toepassing van de hiervoor beschreven werkwijze. Dit holle paneel omvat twee metalen platen, 20 die over een omtreksrand en over een regelmatig patroon van individuele laszones aan elkaar zijn vastgelast, waarbij de gebieden tussen de omtreksrand en de laszones en tussen de laszones onder plastische vervorming uiteen zijn geweken, waarbij de laszones door laserlassen zijn 25 gevormd en elk de vorm van een gesloten contour bezitten.The invention also relates to a hollow panel manufactured by applying the above-described method. This hollow panel comprises two metal plates, 20 which are welded together over a circumferential edge and over a regular pattern of individual welding zones, the areas between the circumferential edge and the welding zones and between the welding zones being diverged under plastic deformation, the welding zones being laser welds are formed and each has the shape of a closed contour.

De fixatie van de omtreksrand moet volgens de uitvinding zodanig worden uitgevoerd, dat deze niet onderworpen is aan plastische deformatie. Begrepen dient te worden, dat bij het "opblazen" van het paneel in stap 30 (e) door de buitenwaarts gerichte krachten de omtreksrand de neiging heeft, zich daar waar mogelijk naar binnen te bewegen. Deze binnenwaartse verplaatsing dient effectief te worden voorkomen.According to the invention, the peripheral edge must be fixed in such a way that it is not subject to plastic deformation. It should be understood that when "inflating" the panel in step 30 (e), the peripheral edge tends to move inward wherever possible due to the outwardly directed forces. This inward displacement should be effectively prevented.

In verband hiermee kan de werkwijze volgens de 35 uitvinding omvatten het uitvoeren van stap (g) door het over de gehele lengte vast inklemmen van de omtreksrand.In this connection, the method according to the invention may comprise performing step (g) by clamping the circumferential edge firmly along its entire length.

De conclusies 3-11 geven voordelige uitvoeringen van de werkwijze volgens de uitvinding. In 1004321 3 dit verband wordt opgemerkt dat conclusie 4 de mogelijkheid biedt, de metalen platen bijvoorbeeld continue of intermitterend aan te voeren en een gevormd paneel van overtollig materiaal te ontdoen.Claims 3-11 give advantageous embodiments of the method according to the invention. In this connection it is noted that claim 4 offers the possibility, for example, to supply the metal plates continuously or intermittently and to strip a shaped panel of excess material.

5 Sterk de voorkeur bezit de werkwijze volgens conclusie 11, die zich richt op de relatie tussen de kleinste lineaire afmeting van een laszone, bijvoorbeeld de diameter van een cirkelvormig contour, en de steekafstand tussen de laszones.Highly preferred is the method according to claim 11, which focuses on the relationship between the smallest linear size of a welding zone, for example the diameter of a circular contour, and the pitch distance between the welding zones.

10 De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. Hierin tonen: figuur 1 een bovenaanzicht van een hol paneel volgens de uitvinding; figuur 2 de dwarsdoorsnede II-II volgens figuur 15 1; figuur 3 een ringvormige laszone die in figuur 1 is aangeduid als het detail III, op vergrootte schaal; figuur 4 een schematisch aanzicht, gedeeltelijk in dwarsdoorsnede gedeeltelijk in zij-aanzicht, van een 20 inrichting tijdens het vervaardigen van een paneel volgens de uitvinding; figuur 5 een detail van een variant van de inrichting volgens figuur 4; figuur 6 het detail VI uit figuur 4; en 25 figuur 7 een bovenaanzicht van een alternatieve uitvoering van een paneel volgens de uitvinding.The invention will now be elucidated with reference to the annexed drawings. Herein: figure 1 shows a top view of a hollow panel according to the invention; figure 2 shows the cross section II-II according to figure 15 1; Figure 3 shows an annular welding zone indicated in Figure 1 as detail III, on an enlarged scale; figure 4 shows a schematic view, partly in cross-section partly in side view, of a device during the manufacture of a panel according to the invention; figure 5 shows a detail of a variant of the device according to figure 4; figure 6 shows detail VI from figure 4; and figure 7 shows a top view of an alternative embodiment of a panel according to the invention.

Figuur 1 toont een bovenaanzicht van een voor medium onder druk doorstroombaar vormstijf hol paneel 1. Dit holle paneel 1 omvat op de in figuur 2 getoonde wijze 30 twee op elkaar geplaatste vlakke roestvast stalen platen 2, 3 die over vier randzones, die gemeenschappelijk met 4 zijn aangeduid, aan elkaar zijn vastgelast. In het kader dat door deze randzones 4 wordt bepaald zijn de platen 2, 3 over een regelmatig patroon van individuele laszones 5 35 lokaal aan elkaar vastgelast. Via een mediumtoevoerbuisstomp 6 en een mediumafvoerbuisstomp 7 is op de hierna aan de hand van figuur 4 getoonde wijze de randzone 4 gefixeerd en is hydraulisch medium onder 1004321 4 druk in de ruimte 8 tussen de platen toegelaten. Hierdoor wijken de platen uiteen in de gebieden, waar dat mogelijk is, dus in de gebieden tussen de vastgelaste randzones 4 en de laszones 5.Figure 1 shows a top view of a medium-pressure-flowable rigid hollow panel 1. This hollow panel 1 comprises, in the manner shown in Figure 2, two superimposed flat stainless steel plates 2, 3 extending over four edge zones, which are in common with 4 are marked, welded together. In the frame defined by these edge zones 4, the plates 2, 3 are locally welded together over a regular pattern of individual welding zones 5. The edge zone 4 is fixed in the manner shown below with reference to Figure 4 via a medium supply tube stub 6 and a medium discharge tube stub 7, and hydraulic medium is permitted in the space 8 between the plates under 1004321. As a result, the plates diverge in the areas where possible, i.e. in the areas between the welded edge zones 4 and the welding zones 5.

5 Figuur 3 toont, dat de laszone 5 een algemene cirkelvorm bezit. De diameter is met a aangeduid. De ringvormige laszone 5 is door laserlassen gevormd. In figuur 1 is de steekafstand tussen naburige laszones 5 met b aangeduid. De dimensies a en b voldoen bij voorkeur 10 aan de volgende mathematisch relatie: a=5b. In conclusie 11 zijn de technische grenzen van deze relatie aangeduid.Figure 3 shows that the welding zone 5 has a general circular shape. The diameter is indicated with a. The annular welding zone 5 is formed by laser welding. In Figure 1, the pitch distance between adjacent welding zones 5 is indicated by b. The dimensions a and b preferably satisfy the following mathematical relationship: a = 5b. The technical limits of this relationship are indicated in claim 11.

Uit de structuur volgens figuur 2 zal duidelijk zijn, dat ter plaatse van de laszones 5 de platen 2 en 3 vast met elkaar zijn verbonden. In de vrije gebieden zijn 15 de platen zodanig uiteen geweken, dat er een matras-achtige structuur ontstaat met vloeiende, afgeronde overgangzones.It will be clear from the structure according to figure 2 that the plates 2 and 3 are fixedly connected at the location of the welding zones 5. In the free areas, the plates have moved apart in such a way that a mattress-like structure is created with smooth, rounded transition zones.

Figuur 4 toont een inrichting 9 voor het volgens de uitvinding vervaardigen van het holle paneel 20 1. De inrichting 9 omvat een kader 10, waarin via een stangenmechanisme een hydraulische cilinder 11 een zeer grote klemkracht kan uitoefenen op de randzones 4.Figure 4 shows a device 9 for manufacturing the hollow panel 20 1 according to the invention. The device 9 comprises a frame 10, in which a hydraulic cylinder 11 can exert a very large clamping force on the edge zones 4 via a rod mechanism.

Daartoe omvat het algemeen met 11 aangeduide stangenmechanisme een aandrukkader 12 waarvan de vorm 25 overeenkomt met de volledige omtreksvorm van rand 4. Door expansie van de cilinder 11 vindt een verplaatsing volgens pijlen 13 plaats, die resulteert in een geringe verplaatsing en corresponderend grote omlaag gerichte kracht 14 op kader 12. Hierdoor wordt rand 14 met zeer 30 grote kracht effectief ingeklemd tegen een oplegrand 15, dat deel uitmaakt van kader 10. Na de beschreven inklemming vindt toevoer van hydraulisch medium onder druk in de ruimte 18 via buisstompen 6, 7 plaats, waardoor de getoonde structuur wordt verkregen. Figuur 4 35 toont derhalve de situatie, waarin paneel 1 gereed is om na het opheffen van de klemkracht 14 uit de inrichting 9 te worden uitgenomen.To this end, the rod mechanism generally indicated by 11 comprises a pressing frame 12, the shape of which corresponds to the entire circumferential shape of edge 4. By expansion of the cylinder 11, a movement according to arrows 13 takes place, which results in a small displacement and correspondingly large downward force 14 on frame 12. As a result, edge 14 is effectively clamped with a very great force against a supporting edge 15, which is part of frame 10. After the described clamping, supply of hydraulic medium under pressure in the space 18 takes place via pipe stubs 6, 7, thereby obtaining the shown structure. Figure 4 therefore shows the situation in which panel 1 is ready to be taken out of the device 9 after the clamping force 14 has been released.

1004321 51004321 5

Figuur 5 toont een variant, waarbij oplegrand 15' een relatief geringe hoogte heeft ten opzichte van bodem 16', in vergelijking met bodem 16 van het frame 15 volgens figuur 4. Het kader 12' omhult een vormplaat 17 5 met corresponderend gering verdiept aandrukvlak 18. Door deze structuur toe te passen in de configuratie volgens figuur 4 zijn de uitwijkingen van de verkregen golfvormen volgens figuur 4 beperkt en wordt een paneel 1' verkregen, waarvan de naar buiten geweken delen over een 10 belangrijk deel van hun afmetingen plat zijn en minder ver uiteen zijn geweken dan in de situatie volgens de figuren 2 en 4.Figure 5 shows a variant, in which support edge 15 'has a relatively small height relative to bottom 16', compared to bottom 16 of the frame 15 according to Figure 4. The frame 12 'encloses a molding plate 17 5 with correspondingly deepened pressing surface 18 By applying this structure in the configuration of Figure 4, the deflections of the obtained waveforms of Figure 4 are limited and a panel 1 'is obtained, the outwardly projected parts being flat over a major part of their dimensions and less have moved far apart than in the situation according to figures 2 and 4.

Figuur 6 toont het detail VI volgens figuur 4. Dit correspondeert met laszone 5 volgens figuur 3. Het 15 zal duidelijk zijn dat de laszone, waarover de platen 2 en 3 aan elkaar zijn vastgelast, een breedte bezit, die in deze uitvoering iets groter is dan de dikte van elk van de platen 2, 3. Hiermee is een zeer grote sterkte van de laszone 5 verzekerd. Dit is in het bijzonder van 20 belang tijdens het "opblazen" van de structuur voor vorming van het paneel 1.Figure 6 shows the detail VI according to figure 4. This corresponds to welding zone 5 according to figure 3. It will be clear that the welding zone, over which the plates 2 and 3 are welded together, has a width which in this embodiment is slightly larger. than the thickness of each of the plates 2, 3. This ensures a very high strength of the welding zone 5. This is particularly important during "inflation" of the structure to form panel 1.

Uit de vorm van de laszone 5 volgens figuur 6 zal duidelijk zijn, dat de laserbewerking vanaf de bovenzijde heeft plaatsgevonden. Het zal overigens 25 duidelijk zijn dat een laszone nooit met de getekende scherpe contouren kan worden aangeduid. Een laszone is immers altijd een gebied dat een vloeiende overgang met zijn omgeving vertoont.It will be clear from the shape of the welding zone 5 according to Figure 6 that the laser processing has taken place from the top. It will moreover be clear that a welding zone can never be indicated with the sharp contours drawn. After all, a welding zone is always an area that has a smooth transition with its surroundings.

Figuur 7 een hol doorstroombaar paneel 19 met 30 een omtreksrond 20 en aansluitbuisstompen 21, 22.Figure 7 shows a hollow flow-through panel 19 with a circumferential circle 20 and connecting tube stubs 21, 22.

Ronde laszones 23 zijn in een rechthoekige patroon onder 45° gepositioneerd, dit in tegenstelling tot het rechthoekige patroon onder 0°-90° volgens figuur 1.Round welding zones 23 are positioned in a rectangular pattern at 45 °, in contrast to the rectangular pattern at 0 ° -90 ° according to figure 1.

Aan de omtrek zijn langwerpige laszones 24 gebruikt ter 35 verhoging van de sterkte van het paneel 19.On the periphery, elongated welding zones 24 have been used to increase the strength of the panel 19.

Alle laszones 23 en 24 zijn door laser-lassen gevormd.All welding zones 23 and 24 are formed by laser welding.

10043211004321

Claims

A method of manufacturing a medium pressure flowable rigid hollow panel, the method comprising the following steps to be performed in an appropriate order: 5 (a) providing and superimposing two weldable metal plates that can be joined together by welding ; (b) welding the plates together over a circumferential edge according to the panel to be manufactured, (c) providing an access for the introduction of pressurized medium between the plates; (d) welding the plates together locally over a regular pattern of individual welding zones within the circumferential edge; (E) after the steps (a), (b), (c) and (d), supplying pressurized medium via the access, such that the plates deform under plastic deformation in the free areas between the peripheral edge and the welding zones and between the welding zones; (F) performing step (d) by laser welding such that the welding zones each have the shape of a closed contour; and (g) fixing the peripheral edge during step (e).

A method according to claim 1, comprising (h) performing step (g) by clamping the peripheral edge firmly along its entire length.

A method according to claim 1, comprising (i) performing step (a) by providing stainless steel plates.

The method of claim 1, comprising (j) removing excess sheet material from at least a portion of the peripheral edge.

The method of claim 1, comprising

100 A 32 1 (k) performing step (e) with liquid medium.

6. A method according to claim 1, comprising (1) performing step (f) such that a contour has a rounded shape;

The method of claim 6, comprising (m) performing step (1) such that a contour has a general circular shape.

The method of claim 6, comprising 10 (n) performing step (1) such that a contour has a general oval shape.

The method of claim 6, comprising (o) performing step (1) such that a contour has an elongated shape.

The method of claim 1, comprising (p) performing step (f) such that the width in the major plane of the plates of a contour is at least equal to the thickness of a plate.

The method of claim 1, comprising (q) performing step (f) such that the ratio between the smallest linear size of a welding zone and the pitch distance between the welding zones has a value in the range 0.10-0.30 and preferably has 0.17-0.23.

12. Hollow panel, manufactured by applying the method according to any one of the preceding claims and comprising two metal plates, which are welded together over a circumferential edge and over a regular pattern of individual welding zones, the areas between the peripheral edge and the welding zones and plastic deformation has diverged between the welding zones, the welding zones being formed by laser welding and each having the shape of a closed contour. 1004321